研究性學習在美國

吳維寧?。勖溃軩an+L.MacIsaac②+［美］Andrew+J.Roberts

美語中有一個與“研究性學習”意義最為接近的縮略詞，叫做PBL（Project-Based Learning），意即“基于項目的學習”（也可作Problem-Based Learning解，意即“基于問題”的學習，本文不取此義），在美國，研究性學習又稱為PBL。美國普渡大學的一項研究表明，若實施得當，研究性學習不僅能夠改善學生的學習態(tài)度，還能使學生學到的知識和技能保持的時間更長。因此，研究性學習在美國普遍受到重視。

美國的研究性學習有多種類型。按照時間來劃分，有短期與長期的研究性學習。短期的研究性學習一般在期末實施，在學期行將結束時，讓學生做一個項目，教師依據一定的標準進行評分，把它計入學生該學期的成績。長期的研究性學習指貫穿整個學期、學年乃至學段的研究性學習。在美國的一些高中，特別是一些特許學校，教學活動完全圍繞項目來組織實施，教學內容由一個個項目串連起來，一個學年下來，可以做五六十個研究項目。按照學習和研究的內容來劃分，研究性學習又可以分為綜合性與學科性兩類，綜合性研究性學習做跨學科的研究項目，而學科性研究性學習則做學科內的研究項目。

一、研究性學習的組織與實施方法

研究性學習受到批評最多的是，有的學生會在小組學習時偷懶，把所有的事情都推給別人干。為了解決這一問題，美國有專家建議采用“綜合組+專家組”的教學組織方法，即分組實施法。

所謂分組實施法，就是在進行某個項目學習時，將學生隨機分成若干個專家組，給每個專家組分派一項研究任務，專門研究項目中的一個具體問題；隨后，全班學生自由組合成許多個綜合組，每個綜合組由各專家組各派一個代表參加。例如，某班想要研究社區(qū)的環(huán)境問題，全班可以分成4個專家小組：空氣組、土壤組、水組、人對環(huán)境的影響組。然后由學生自由組成若干個綜合組，每個綜合組由1個空氣問題專家、1個土壤問題專家、1個水資源問題專家、1個人對環(huán)境的影響問題專家組成。

分組完成后，各個專家組的成員需通過互聯(lián)網、圖書館、科技館、博物館、學校附近的科研機構以及相關的政府職能部門獲取本領域的相關知識。教師一般會幫助學生聯(lián)系相關專業(yè)人員，或者直接帶領學生到實地考查和咨詢。例如，要放飛一個探空氣球，通常需得到國家空管部門的批準，這就需要教師出面協(xié)調了。

完成本領域知識的學習后，各個專家就要開始輪流對自己所在綜合組的其他成員講述自己掌握的領域知識。因為每個學生都只掌握了某個領域的知識或信息，每個人的角色都不可替代，沒有人能夠偷懶。因為有“教學任務”，每個學生都必須學懂、弄通自己要講授的內容，還要對自己和其他組員的學習情況進行評價，所以，每個參與研究性學習的學生都必須十分投入，這就保證了學習的獨立性。

當學生在綜合組內相互講課時，他們就以合作學習的方式生成了一個與項目有關的概念圖，這就為學生的學習和思考增加了一個重要維度，每個綜合組可以通過多次小組會議不斷改進和完善概念圖。如果一個項目計劃用6周時間完成，學生可以每周召開兩次專家組組會和兩次綜合組組會進行討論。

同一個綜合組內的學生相互講授完之后，便開始設計和制作研究成果，這些成果需反映出他們對于研究項目不同側面的理解：空氣、土壤、水、人對環(huán)境的影響?；诒憩F的研究成果包括制作立體模型，表演喜劇、小話劇，開展辯論賽，建立網絡交流平臺，開發(fā)數碼游戲，對社區(qū)成員（如市政委員會或社區(qū)組織）進行演講，拍攝記錄片，制作廣播和電視節(jié)目，組織會議、聯(lián)歡會或電影節(jié)等。

考評學生的方式有兩種：

1. 個別考評。指對每個學生的考評。一般包括學生的研究筆記、備課筆記，以及教師的觀察記錄。另外，還可能包括教師布置的研究論文，論文的主題通常由學生在整個研究性學習的大主題下自主選擇。

2. 小組考評。指對各個綜合組的考評。每個綜合組必須制作并呈現自己的作品，選擇除老師和同學以外的人進行考評。

二、研究性學習成果的呈現方式

在美國，將研究性學習的成果以適當的方式呈現出來，既是研究性學習過程的自然延伸，又是激發(fā)學生學習熱情的有效手段，同時也是獲得社區(qū)和政府部門經費及政策支持的重要途徑。所以，美國的學校非常重視開發(fā)研究性學習成果的呈現方式。下面以物理學科為例，介紹幾種美國的研究性學習成果呈現方式。

（一）演講

演講是美國學校最常見的研究性學習成果呈現方式。這里的演講，是指學生在完成自己的作品（如小論文、小制作、小調查等）后，向公眾（可以是老師和同學，也可以是家長、社區(qū)及地方政府官員）作出描述性的講解或答辯。演講具有展示功能，一些演講本身就是項目的組織方式，如“看電影學物理”項目。

在美國，物理教師除了要教會學生怎樣解物理題，還要讓學生對身邊的物理世界發(fā)生興趣，學會關注日常生活中的物理現象，并發(fā)現其中被錯誤運用的物理知識；還要讓學生能夠對復雜的真實環(huán)境進行研究，學會將物理模型運用于具體情境，運用物理工具分析正在發(fā)生的一切，并能夠將這些分析過程與人分享?；诖?，一位物理教師設計了“看電影學物理”的研究性學習項目，具體內容是：讓學生選取一個3至5分鐘的電影或卡通片片斷，從中找出一些符合或者違背物理知識或規(guī)律的例子，通過測量和計算，證明或否證上述片斷的可能性，然后準備一個15分鐘的演講在課上向全班解說，讓老師和同學進行評論。演講會被拍攝成視頻，讓演講者能看到自己的演講存在哪些不足以便作出修改。經過適當的修改后，演講者可以再作一次演講，但這次演講的時間改在放學后，聽眾既有來自整個片區(qū)的老師、學生，也有住在社區(qū)的科技工作者。

參加這個項目的學生選擇了大量與物理學知識相關的電影內容。一個學生要計算懸崖的高度，以確定某電影中的主人公駕駛的小車需要多長時間落到谷底。另外一個學生要在演講中解釋電影中出現的哈哈鏡原理。在演講中，這名學生向觀眾展示了巨大的凸面鏡和凹面鏡，并向觀眾派發(fā)了各種小型的曲面鏡。還有一名學生向觀眾講述了一部與相對論有關的電影中對相對論原理的各種誤解和誤讀。這些演講給學生帶來的切身感受是“物理無處不在”。endprint

通過一段時間的觀察，這位教師發(fā)現，好的演講有兩個關鍵因素：一是演講本身要吸引人；二是要教會聽眾參與。他鼓勵學生在演講中想方設法讓聽眾參與進來，如在演講前準備兩個問題向聽眾提問、利用可視化工具闡述概念等。他還發(fā)現，讓作為聽眾的學生與演講者分享聆聽演講的體會，講述他們認為最精彩的地方，能夠極大提升演講效果，演講者可以立刻得到演講的效果反饋，作為聽眾的學生也明白了好的演講有什么樣的標準。

關于演講，有一件事應當引起教師們的重視。當學生的演講出了問題，比如演講出現錯誤的時候，教師需努力克服跳上講臺幫學生解圍的沖動。要想讓學生對自己的演講負責，就必須讓他們感覺到這個演講自始至終都是他們自己的事情。為此，這位教師讓學生自己準備演講，包括出海報和布置演講教室。教師必須明白，學生的演講是為了展示學生學會了什么，還有什么不會。學生在演講中出現的問題，正好可以作為后續(xù)課堂討論的焦點。這樣，學生的錯誤便可以轉化為教學資源。

（二）競賽

競賽比演講更具挑戰(zhàn)。下面介紹一個電動小船競速比賽的實例。該項目在學期末進行，目的是為了讓學生將高中物理知識運用于生活中。學生有數周時間在家里設計制作電動小船，最后參加一個賽程為5米的競速比賽。在小船的設計和制作過程中，學生需討論與之相關的物理問題，如運動與力的問題、能量的問題以及電磁學的問題等。

設計這個項目的教師對小船的大小和使用的電源等都作了具體的規(guī)定，比如船的長度不超過35公分，寬度不超過9公分，吃水深度不超過6公分，電池的額定電壓不超過9V等。另外，作為小船動力源的小馬達和螺旋漿，既可以從專業(yè)商店購買，也可以從廢棄的電動玩具中獲取，但船體必須由學生自己動手制作。

為了使過程更加方便、輕松，參加這個項目的教師和學生專門建立了一個網站。該網站包括四個主要網頁：項目規(guī)則、相關視頻及圖片、相關資源及教師必讀內容。前三個網頁都是為學生完成設計和制作準備的，最后一個網頁則是為教師準備的。它為教師提供了參與該項目的相關規(guī)則和需用到的表格，供教師打印出來發(fā)放給學生使用，還告訴教師該如何組織電動小船競速比賽。

網頁為學生提供了設計和制作過程的詳細指導。設計制作過程大體分為四個階段：首先讓學生看看真實的航模圖片或視頻以得到啟發(fā)；其次讓學生去商店或在網上尋找可能需要的零部件；再次讓學生熟悉船體的制作過程，以及如何安裝小馬達和螺旋漿；最后讓學生調試小船，確保小船具有良好的競技狀態(tài)。

網頁給教師提供了以下幫助：如何組織比賽、如何準備競賽用的水槽和計時用的秒表、如何使用評分表等。此外，網站還提出了一些后續(xù)的探究問題，主要用于提升小船的運行速度。網站還為教師提供了物理課程標準中的相關內容要求，方便教師將競賽與教學結合起來。最后的競賽通常會邀請地方媒體參加，這樣可以激勵學生的學習熱情，也是對他們努力學習的最好獎勵。圖1就是一張在競速比賽中獲得冠軍的電動小船的照片。

（三）視頻

與演講和競賽相比，視頻更有利于研究資料尤其是動態(tài)圖像資料的保存和傳播。下面是一則利用視頻呈現研究性學習成果的實例——探空氣球的制作放飛與回收。

該項目由美國紐約州立大學布法羅學院物理系的兩名學生完成，指導教師是Dan L.MacIsaac博士。2013年5月3日，他們制作的探空氣球帶著包括溫度探測儀、氣壓探測器、GPS定位儀、高清數碼攝像頭在內的有效負載，穿入地球的平流層，達到最高飛行高度3 000米后，氣球自然爆裂，其中的有效負載在自帶降落傘的保護下安全返回地面，帶回大量真實的數據和視頻資料。整個過程歷時175分鐘。該項目分為三個階段：第一階段是制作，主要制作有效負載，它必須滿足兩個條件：一要耐得住極端溫度（零下幾十度和一百多度）；二要經得住回收時來自地面的猛烈撞擊。第二個階段是放飛，這一過程需重點記錄幾個數據：一是高度隨時間的變化；二是溫度隨高度的變化；三是壓強隨時間的變化。第三個階段是回收，其基本要求是返回地面的有效負載不能受到任何損壞。

他們做到了。圖2、圖3是他們放飛氣球時的照片和氣體穿入平流層后的高清視頻截圖。圖4、圖5分別是他們成功獲取的相關數據圖表，圖4是氣球內外的溫度與高度的關系曲線圖，圖5是GPS探測到的氣球飛行軌跡。

（四）展覽

在美國，研究性學習還有一種很普遍的成果呈現方式，那就是展覽，即以展板的形式集中呈現學生的研究成果。展板的內容一般包括研究的項目名稱、摘要、研究方法、研究假設、研究過程、研究結果、結論與討論等，通常還會配有圖表、圖片等。其形式與一般國際學術會議上展出的論文展板非常相似。展覽的周期有時固定，有時不固定，但一般每個學期會有一次。下面幾張圖片是美國某高中的研究性學習成果展，每塊展板展示了一個小組的成果，圖6是走廊上的展板墻；圖7是一塊研究水質清潔度的展板；圖8是一塊探究籃球撞擊地面后回彈高度的展板。

以上文字概略地介紹了美國學校開展研究性學習的基本情況。其實，研究性學習的內容非常龐雜，比如以PBL為主線展開的教學，其課程設置與教材使用、教學的具體組織方法以及對教師的教學評估方法、對學生的學習考評方法等問題，都不可能在此具體而全面地介紹，感興趣的讀者可以關注相關文獻或報道。另外，我們高興地看到，為提升研究性學習的質量與效果，國內正逐步加大師資培訓力度。一些地方利用假期組織中小學教師到大學參加短期培訓，盡管培訓時間不長，但已經有了良好的開端。我們相信，有社會輿論的正確引導，有教育行政部門的適度重視，有中小學教師的積極參與，研究性學習在中國定會結出更加豐碩的成果。

（作者簡介：①吳維寧，湖北大學物理與電子科學學院副教授，博士，美國紐約州立大學訪問學者，主要研究物理課程與教學論、教育測量與評價。②Dan L.MacIsaac，美國紐約州立大學布法羅學院副教授，博士，美國物理教師協(xié)會會刊《物理教師》專欄編輯，主要研究物理教育。③Andrew J.Roberts，美國紐約州立大學布法羅學院碩士研究生，主要學習研究物理教育。）

（責編 周翠如）endprint